Immunologia e Immunologia Diagnostica COMPLESSO MAGGIORE DI ISTOCOMPATIBILITÀ E PRESENTAZIONE DELL ANTIGENE

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Taddeo Lupo
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1 Immunologia e Immunologia Diagnostica COMPLESSO MAGGIORE DI ISTOCOMPATIBILITÀ E PRESENTAZIONE DELL ANTIGENE

2 Il Complesso Maggiore di Istocompatibilità (MHC)

3 Scoperta dell MHC I geni dell MHC sono stati inizialmente identificati come responsabili del rapido rigetto dei tessuti trapiantati. I geni dell MHC sono polimorfi: Forme alternative presenti in diversi individui di una popolazione. Studi con ceppi di topi hanno dimostrato che i geni dell MHC sono anche coinvolti nel controllo delle risposte immunitarie umorali e cellulo-mediate: Risposta/Non-Risposta all Ag

4 Scoperta dell MHC Trapianto Immunizzazione Trapianto cute Immunizzazione antigene X Risposta anticorpale specifica per X Si No Rigetto del trapianto No Si

5 Caratteristiche dei geni MHC Esistono 3 tipi di molecole codificate dall MHC Classe I (presentazione antigene) Classe II (presentazione antigene) Classe III (alcune proteine complemento e citochine) Le molecole MHC di classe I sono espresse sulla membrana di tutte le cellule nucleate (niente sui globuli rossi) Le molecole MHC di classe II sono espresse sulla membrana delle cellule che presentano l antigene (APC): Cellule Dendritiche, Macrofagi, Cellule B

6 Espressione MHC Cellule nucleate MHC classe I MHC classe II Globuli rossi APCs

7 Cellule che presentano l antigene (APC) Le APC Professioniste presentano ai linfociti T l antigene associato alle molecole MHC II Recettore MHC legante l antigene processato in peptidi Cellula dendritica Macrofago Linfocita B

8 Scoperta del recettore delle cellule T (TCR) Il ruolo dei geni MHC nella risposta immune e stato chiarito quando si e scoperto in che modo il TCR riconosce l Ag. Il TCR riconosce i peptidi antigenici associati alle molecole MHC Le cellule T riconoscono una parte dell Ag legato noncovalentemente all MHC sulla superficie di un altra cellula. Le cellule T citotossiche (CTL) riconoscono i peptidi legati all MHC classe I Le cellule T helper (Th) riconoscono i peptidi legati all MHC classe II

9 Interazione tra MHC e TCR Il linfocita T possiede una doppia specificità: Il TCR riconosce sia parti dell antigene che parti della molecola MHC.

10 MHC: Codominanza e Polimorfismo Codominanza I geni MHC ereditati da entrambi i genitori vengono espressi in uguale misura. Polimorfismo Centinaia di alleli diversi sono presenti all interno della popolazione. Per ogni gene MHC ogni individuo possiede 2 di questi alleli (materno e paterno).

12 Struttura MHC di classe I 2 catene polipeptidiche: Tasca di legame per il peptide - Catena α - β 2 -microglobulina 4 regioni: La parte extracellulare lega l Ag ed il TCR La parte transmembrana ancora il complesso alla membrana plasmatica

13 Struttura MHC di Classe I 4 regioni Il dominio α3 lega il CD8 dei CTL La tasca di legame per il peptide e formata dai domini α1 e α2 Tasca di legame per il peptide La β 2 -microglobulina stabilizza il complesso

14 Struttura MHC di Classe I Variabilita della catena α (tasca di legame) Variabilita MHC I α 1 α 2 α 3 Indice Variabilita Posizione amminoacido

15 Struttura MHC di Classe I: Tasca di legame per l Ag La tasca contiene una superficie che lega l Ag Molti residui di questa tasca sono polimorfi La tasca puo alloggiare peptidi lunghi 8-11 amminoacidi

16 Struttura MHC di Classe I: Tasca di legame per l Ag Specifici amminoacidi del peptide (Ag) sono richiesti per l ancoraggio alla tasca Si possono legare peptidi diversi alla stessa tasca 1 MHC lega 1 peptide alla volta

17 Polimorfismi di classe I Numero di alleli Locus (Allotipi) HLA - A 218 HLA - B 439 HLA - C 96 Gli MHC nell uomo sono chiamati HLA (antigeni leucocitari umani) perche identificati per vie sierologiche mediante Ab che riconoscono i leucociti durante le trasfusioni.

18 Struttura MHC di classe II 2 catene polipeptidiche: - Catena α - Catena β Tasca di legame per il peptide 4 regioni: La parte extracellulare lega l Ag ed il TCR La parte transmembrana ancora il complesso alla membrana plasmatica

19 Struttura MHC di classe II Tasca di legame per il peptide 4 regioni: Il dominio β2 lega il CD4 dei T helper La tasca di legame per il peptide e formata dai domini α1 e β1

20 Struttura MHC di classe II Variabilita della catena β (tasca di legame) Variabilita MHC II β 1 β 2 Indice Variabilita Posizione amminoacido

21 Struttura MHC di Classe II: Tasca di legame per l Ag La tasca contiene una superficie che lega l Ag Molti residui di questa tasca sono polimorfi La tasca puo alloggiare peptidi lunghi amminoacidi

22 Polimorfismi di classe II Locus Numero di alleli (Allotipi) HLA - DP A 12 HLA - DP B 88 HLA - DQ A 17 HLA - DQ B 42 HLA - DR A HLA - DR B1 HLA DR B3 HLA DR B4 HLA DR B

23 Caratteristiche interazione peptide-mhc L MHC e parzialmente specifico nel legame dell Ag, mentre la specificita finale nel ricoscimento avviene sopratutto grazie al TCR dei linfociti. Ogni molecola MHC ha 1 solo sito di legame. Ogni molecola MHC puo legare peptidi diversi in tempi diversi.

24 Caratteristiche interazione peptide-mhc I peptidi che si legano all MHC hanno una struttura simile che favorisce l interazione. Il complesso tra i peptidi antigenici e l MHC ha una velocita di dissociazione molto lenta (fino a giorni). Le molecole MHC sono legate alla membrana cellulare; il riconoscimento da parte dei linfociti T richiede il contatto cellula-cellula.

25 Caratteristiche interazione peptide-mhc Catena α 1 MHC I Catena α 2 Peptide 8-11 amminoacidi Catena α 1 MHC II Catena β 1 Peptide amminoacidi

26 La Presentazione dell Antigene ai Linfociti

27 Cattura degli antigeni proteici Gli antigeni microbici vengono catturati nelle principali sedi d ingresso: - Cute - Mucose gastrointestinali - Mucose tratto respiratorio Gli antigeni microbici vengono catturati dalle cellule dendritiche immature. Attivazione TLR + endocitosi antigene = maturazione cellula dendritica. La cellula dendritica matura trasporta l antigene negli organi linfoidi secondari.

Via di presentazione MHC I 1) Proteina nel citosol 2) Degradazione proteasoma 3) Trasporto nel Reticolo Endoplasmatico 4) Complesso peptide-mhc I 5) Trasporto del

29 Via di presentazione MHC I 1) Proteina nel citosol 2) Degradazione proteasoma 3) Trasporto nel Reticolo Endoplasmatico 4) Complesso peptide-mhc I 5) Trasporto del complesso sulla membrana plasmatica Produzione proteina Degradazione proteina Trasporto peptidi all ER Formazione complesso peptide-mhc I Espressione sulla membrana

Via di presentazione MHC II 1) Proteina extracellulare 2) Degradazione in endosomi e lisosomi 3) Trasporto MHC II negli endosomi 4) Complesso peptide-mhc II 5)

30 Via di presentazione MHC II 1) Proteina extracellulare 2) Degradazione in endosomi e lisosomi 3) Trasporto MHC II negli endosomi 4) Complesso peptide-mhc II 5) Trasporto del complesso sulla membrana plasmatica Endocitosi proteina Degradazione proteina Trasporto MHC II Formazione complesso peptide-mhc II Espressione sulla membrana

31 Espressione delle molecole MHC Classe I: sempre espresse sulle cellule nucleate Classe II: espresse solo su Cellule Dendritiche, Linfociti B e Macrofagi (APC)

Espressione delle molecole MHC L espressione dell MHC aumenta in presenza delle citochine prodotte durante la risposta immunitaria: - Classe I Interferoni (IFN-α, -β e

32 Espressione delle molecole MHC L espressione dell MHC aumenta in presenza delle citochine prodotte durante la risposta immunitaria: - Classe I Interferoni (IFN-α, -β e -γ) e TNF - Classe II sopratutto IFN- γ Produzione di IFN-γ Espressione di MHC II sulle APC attivata da citochine Aumentata presentazione dell antigene Aumentata risposta T

Interazione MHC I con CTL CD8+ La cellula infettata presenta il peptide estraneo legato all MHC I Il CTL CD8+ riconosce il peptide virale legato a MHC I ed

33 Interazione MHC I con CTL CD8+ La cellula infettata presenta il peptide estraneo legato all MHC I Il CTL CD8+ riconosce il peptide virale legato a MHC I ed uccide la cellula infettata Il recettore del linfocita citotossico riconosce il complesso peptide-mhc I Il linfocita citotossico uccide la cellula infettata

Interazione MHC II con Th CD4 + Antigene captato Presentazione antigene Risposta biologica Attivazione dei linfociti T naive: espansione clonale e differenziazione in T effettori

34 Interazione MHC II con Th CD4 + Antigene captato Presentazione antigene Risposta biologica Attivazione dei linfociti T naive: espansione clonale e differenziazione in T effettori Attivazione dei linfociti T effettori: attivazione dei macrofagi (immunita cellulomediata) Attivazione dei linfociti T effettori: attivazione linfociti B e produzione Ab (immunita umorale)

35 Riconoscimento dell antigene I linfociti T naïve si attivano negli organi linfoidi secondari (linfonodi e milza) L Ag viene presentato dalle cellule dendritiche (DC) mature I linfociti T attivati migrano nei tessuti periferici e nei siti di infezione

Riassunto caratteristiche MHC Caratteristica Composizione del complesso col peptide MHC I Catena α + β 2 -microglobulina MHC II Catena α + Catena β Cellula APC Risposta Linfociti T Fonte dell

37 Riassunto caratteristiche MHC Caratteristica Composizione del complesso col peptide MHC I Catena α + β 2 -microglobulina MHC II Catena α + Catena β Cellula APC Risposta Linfociti T Fonte dell antigene proteico Risposta biologica Tutte le cellule nucleate Linfociti T CD8 + Proteine citosoliche (Patogeni citosolici) Morte dell APC infettata -Cellule Dendritiche -Macrofagi -Linfociti B Linfociti T CD4 + Proteine extracellulari (Patogeni extracellulari e tossine) -Attivazione APC (morte patogeno) -Attivazione Cellule B (produzione Ig)

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